SiC کرسٹل میں سندچیوتی

SiC سبسٹریٹ میں خوردبینی نقائص ہو سکتے ہیں، جیسے کہ تھریڈنگ اسکرو ڈس لوکیشن (TSD)، تھریڈنگ ایج ڈس لوکیشن (TED)، بیس پلین ڈس لوکیشن (BPD) اور دیگر۔ یہ نقائص جوہری سطح پر ایٹموں کی ترتیب میں انحراف کی وجہ سے ہوتے ہیں۔

SiC crystals typically grow in a way that extends parallel to the c-axis or at a small angle with it, which means that the c-plane is also known as the base plane. There are two main types of dislocations in the crystal. When the dislocation line is perpendicular to the base plane, the crystal inherits dislocations from the seed crystal into the epitaxial grown crystal. These dislocations are known as penetrating dislocations and can be categorized into threading edge dislocations(TED) and threading screw dislocations(TSD) based on the orientation of the Bernoulli vector to the dislocation line. Dislocations, where both the dislocation lines and the Brönsted vectors are in the base plane, are called base plane dislocations(BPD). SiC crystals can also have composite dislocations, which are a combination of the above dislocations.

1. TED اور TSD

دونوں تھریڈڈ ڈس لوکیشنز (TSDs) اور تھریڈڈ ایج ڈس لوکیشنز (TEDs) بالترتیب <0001> اور 1/3<11-20> کے مختلف برگر ویکٹر کے ساتھ [0001] گروتھ ایکسس کے ساتھ چلتے ہیں۔

Both TSDs and TEDs can extend from the substrate to the wafer surface and produce small pit-like surface features. Typically, the density of TEDs is about 8,000-10,000 1/cm2, which is almost 10 times that of TSDs.

ایس آئی سی ایپیٹیکسیل نمو کے عمل کے دوران، ٹی ایس ڈی سبسٹریٹ سے توسیع شدہ ٹی ایس ڈی کی ایپیٹیکسیل پرت تک پھیلی ہوئی ہے جو سبسٹریٹ ہوائی جہاز پر موجود دیگر نقائص میں تبدیل ہو سکتی ہے اور نمو کے محور کے ساتھ پھیل سکتی ہے۔

یہ دکھایا گیا ہے کہ ایس آئی سی ایپیٹیکسیل نمو کے دوران، ٹی ایس ڈی سبسٹریٹ ہوائی جہاز پر اسٹیکنگ لیئر فالٹس (SF) یا گاجر کے نقائص میں تبدیل ہوتا ہے، جبکہ ایپیٹیکسیل پرت میں ٹی ای ڈی کو اپیٹیکسیل نمو کے دوران سبسٹریٹ سے وراثت میں ملنے والے بی پی ڈی سے تبدیل ہوتا دکھایا گیا ہے۔

2. بی پی ڈی

بیسل پلین ڈس لوکیشنز (BPDs)، جو SiC کرسٹل کے [0001] جہاز میں واقع ہیں، ان کا برگر ویکٹر 1/3 <11-20> ہوتا ہے۔

بی پی ڈی ایس سی ویفرز کی سطح پر شاذ و نادر ہی ظاہر ہوتے ہیں۔ یہ عام طور پر 1500 1/cm2 کی کثافت پر سبسٹریٹ پر مرتکز ہوتے ہیں، جبکہ اپیٹیکسیل پرت میں ان کی کثافت صرف 10 1/cm2 ہوتی ہے۔

یہ سمجھا جاتا ہے کہ BPDs کی کثافت SiC سبسٹریٹ کی بڑھتی ہوئی موٹائی کے ساتھ کم ہوتی ہے۔ جب photoluminescence (PL) کا استعمال کرتے ہوئے جانچ پڑتال کی جاتی ہے، BPDs لکیری خصوصیات دکھاتے ہیں۔ SiC ایپیٹیکسیل ترقی کے عمل کے دوران، توسیع شدہ BPD SF یا TED میں تبدیل ہو سکتی ہے۔

مندرجہ بالا سے، یہ واضح ہے کہ خرابیاں SiC سبسٹریٹ ویفر میں موجود ہیں. یہ نقائص پتلی فلموں کے اپیٹیکسیل نمو میں وراثت میں مل سکتے ہیں، جو SiC ڈیوائس کو مہلک نقصان پہنچا سکتے ہیں۔ اس سے SiC کے فوائد جیسے کہ ہائی بریک ڈاؤن فیلڈ، ہائی ریورس وولٹیج، اور کم رساو کا کرنٹ ضائع ہو سکتا ہے۔ مزید برآں، یہ مصنوعات کی قابلیت کی شرح کو کم کر سکتا ہے اور کم وشوسنییتا کی وجہ سے SiC کی صنعت کاری میں بڑی رکاوٹیں کھڑی کر سکتا ہے۔